Geo-Energie Suisse AG - GEO ENERGIE SUISSE
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GEO
ENERGIE
SUISSE
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Geo-Energie Suisse AG
Schweizer Kompetenzzentrum für Tiefengeothermie
zur Strom- und WärmeproduktionInhalt Executive Summary 3 1 Energiewirtschaftlicher Hintergrund 4 2 Warum Geothermie? 5 3 Konzepte für Tiefengeothermie zur Stromerzeugung 6 4 Tiefengeothermie in der Schweiz 6 5 Wer ist die Geo-Energie Suisse AG? 8 6 Ziel der Geo-Energie Suisse AG 8 7 Wo stehen wir? Was bringen wir mit? 9 7.1 Know-how der Geo-Energie Suisse AG 9 7.2 Résumé der Erkenntnisse 10 8 Plan zur Umsetzung des Konzeptes 12 8.1 Projektphasen 12 8.2 Arbeitsschritte, Zwischenziele und Zeitplan 12 8.3 Organisation 14 8.4 Ressourcen Personal 15 8.5 Kosten 15 8.6 Wirtschaftlichkeit 16 9 Wie weiter? 17 9.1 Erweiterung der Partnerschaft 17 9.2 Konditionen für eine Beteiligung 17 9.3 «Deliverables» Phase I 17
Executive Summary
Verschiedene Schweizer Energieunternehmen, sind zur Überzeugung gekom-
men, dass die Anstrengungen zur Stromerzeugung aus Tiefengeothermie in der
Schweiz vertieft und auf breiterer Basis weitergeführt werden sollen. Sieben
dieser Firmen haben aus der Erkenntnis heraus die Geo-Energie Suisse AG ge-
gründet, dass erhöhte Anstrengungen zur Entwicklung neuer Energien jetzt not-
wendig sind, um für die Zeit gerüstet zu sein, wenn fossile Energieträger den
weltweiten Energiebedarf nicht mehr decken können.
Die Aktionäre der Geo-Energie Suisse AG sind überzeugt, dass Geothermie in
einer langfristigen Strategie zur Energieversorgung ein wichtiger Faktor sein
wird, da Erdwärme eine praktisch unbeschränkte Ressource bietet und Geother-
mie unter den erneuerbaren Energien die einzige ist, welche Bandenergie liefern
kann. Die Geo-Energie Suisse AG besteht aktuell aus sieben Unternehmen. Wir
möchten das Unternehmen aber auf eine noch breitere Basis stellen. Eine Mit-
gliedschaft von weiteren Energiefirmen aus der Schweiz wird daher angestrebt.
Während die Wärmeproduktion aus hydrothermalen Aquiferen in vielen Län-
dern bereits wirtschaftlich und routinemässig erfolgt, ist die Stromproduktion
aus tiefen Erdschichten noch ganz am Anfang der Entwicklung. Dies betrifft vor
allem die Enhanced Geothermal Systems (EGS, wo künstlich ein durchlässiges
Reservoir im Untergrund erzeugt wird), die einzigen Systeme, welche das Poten-
zial haben, einen signifikanten Teil der Stromversorgung des Landes sicherzu-
stellen. Das Projekt Basel hat gezeigt, dass diese künstliche Erzeugung von «un-
terirdischen Durchlauferhitzern» zwar möglich ist, aber noch mit technischen
Problemen wie der induzierten Seismizität zu kämpfen hat.
Der Nachweis der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit von EGS
braucht erhebliche Forschungsanstrengungen und das Testen der Technologie
an einer Reihe von Pilotprojekten. Wer sich jetzt in der Entwicklung richtig posi
tioniert, wird in den nächsten Jahrzehnten die besten Chancen haben, von die-
sen neuen Geschäftsmöglichkeiten zu profitieren. Die erforderlichen Anstren-
gungen dafür gehen aber meist weit über das Potenzial einzelner Energiefirmen
hinaus. Die Geo-Energie Suisse AG verfolgt daher eine Bündelung der finanziel-
len Mittel und des technischen Know-hows in einem gemeinsamen Kompetenz-
zentrum. Diese Fokussierung soll auch gewährleisten, dass die technisch und
wirtschaftlich besten Projekte zur Ausführung kommen und nicht bloss die lo-
kalpolitisch machbaren. Zudem werden die beschränkten Ressourcen nicht in
vielen Einzelanstrengungen verzettelt; Lehrgeld soll nur einmal bezahlt werden.
Ein solches Zentrum hat auch im internationalen Wettbewerb ein wesentlich
grösseres Gewicht und kann von europäischen Anstrengungen profitieren. Ge-
spräche mit den eidgenössischen Behörden zeigen, dass das geplante Kompe-
tenzzentrum der Industrie sehr positiv aufgenommen wird und dass ein solcher
Zusammenschluss auch die Aussichten auf Förderung durch die öffentliche
Hand verbessert.
Die vorliegende Informationsbroschüre veranschaulicht die «Raison d’être» der
Geo-Energie Suisse AG, zeigt, wer hinter dem Plan steht, und erläutert die Vor-
gehensweise und die einzelnen Projektschritte bis zur routinemässigen Anwen-
dung von Geothermie zur Stromerzeugung.
31 Energiewirtschaftlicher Hintergrund
Die Welt hat in den letzten knapp zwei Jahrhunderten eine industrielle Ent-
wicklung erlebt, die in diesem Ausmass ohne sehr billige fossile Energie nie
möglich gewesen wäre. Das Ende des Zeitalters fossiler Energie ist aber ab-
sehbar; nicht, dass wir keine fossilen Energiereserven mehr hätten (auch in
100 Jahren werden noch grosse Mengen an fossiler Energie produziert wer-
den), aber Öl, Gas und Kohle können voraussichtlich schon in zwei bis drei
Jahrzehnten das Wachstum des Energiebedarfs der Erde nicht mehr decken
und – ebenso wichtig – neue Ressourcen an fossiler Energie werden um ein
Vielfaches teurer sein als die billigen Quellen der Vergangenheit.
Deutlich vor der Mitte dieses Jahrhunderts werden wir daher einen schnell
wachsenden Teil der Energieversorgung aus anderen, nicht fossilen Quellen
bereitstellen müssen. Umweltfragen und die Diskussion um globale Erwär-
mung und Treibhausgase werden diese Entwicklung zusätzlich beschleuni-
gen. Ein idealer und allgemein akzeptierter Ersatz für die fossilen Energie-
träger ist zurzeit nicht vorhanden: Nuklearenergie ist eine Option; sie hat
aber grosse Akzeptanzprobleme und ist ohne schnelle Brüter von (ebenfalls
endlichen!) Uranreserven abhängig. Wasserstoff ist noch in einer frühen Ent-
wicklungsphase und hat den Nachteil einer sehr geringen Energiedichte (bei
atmosphärischen Bedingungen ist die Energiedichte von Wasserstoff 3500-
mal geringer als diejenige von Benzin). An Kernfusion wird seit Jahrzehnten
geforscht, ohne dass sich eine kommerzielle Anwendung abzeichnet.
Die Energieindustrie wird unter diesen Bedingungen nicht darum herum-
kommen, zusätzliche, erneuerbare Energien so weit zu entwickeln, dass sie
bereits in wenigen Jahrzehnten einen signifikanten Beitrag zur Energiever-
sorgung leisten können. Zwei bis drei Jahrzehnte sind eine extrem kurze
Zeit, neue Technologien zu erforschen und zur technischen und wirtschaftli-
chen Reife zu bringen. Die Aufgabe hat daher eine grosse Dringlichkeit und
muss heute angepackt werden. Gemessen an den grossen Zielen sind die
Anstrengungen für alternative Energie in Europa und in der Schweiz immer
noch sehr zögerlich und haben nicht die Dimensionen, welche für die Aufga-
be nötig wären. Eine aktive Rolle der Schweizer Energieindustrie in dieser
Entwicklung sichert Einflussnahme, Zugang zu Wissen und Technologie und
nicht zuletzt zukünftige Geschäftsmöglichkeiten und Arbeitsplätze.
Die Herausforderung:
fossile Energie ist Wasserkraft
endlich
100 Geothermie
Solar
f Wind
ar
ed
Milliarden Fass Öl
b
r gie Nuklear
E ne
t er
50 ä tz
ch Erdgas
es
Kohle
dg
un
ng
er u
e vö l k Erdöl
Weltb
2005
0
1900 2000 2100
Unkonventionelles Erdöl
(Ölsande, Ölschiefer)
42 Warum Geothermie? 99% unseres Planeten sind heisser
als 1000 °C
Die Erde ist ein riesiges Wärmereservoir, das sich –
durch den natürlichen Zerfall von radioaktiven Elemen-
Die Erde – eine
ten in der Kruste – ständig selbst erneuert und das da-
unerschöpfliche
her praktisch unbeschränkte Mengen von Energie zur Energiequelle
Verfügung stellen kann. 99% unseres Planeten haben
eine Temperatur von über 1000 °C und schon auf 5000 m Eine Ressource, die mit
Tiefe werden auch in nicht vulkanischen Gebieten Tem- der Technik der Erdöl-
peraturen von 150 °C bis >200 °C erreicht. Theoretisch und Erdgasindustrie
würde die Erdwärme ausreichen, um den ganzen Ener- Kern erschlossen werden
5000 °C kann
giebedarf der Erde zu decken.
Mantel
Die Wärmeproduktion der Erde ist nicht abhängig von > 1200 °C
variablen Faktoren wie Wetterbedingungen, Tag/Nacht
oder Sommer/Winter, Geothermie ist daher von allen er- Kruste 5–50 km
neuerbaren Energieträgern einer der wenigen, die Band-
energie liefern können. Andere erneuerbare Bandener-
gien sind entweder nur sehr beschränkt weiter ausbau-
bar (Wasserkraft) oder haben ein sehr beschränktes Po-
tenzial (Biomasse). Untiefe Geothermie wird bereits in-
tensiv genutzt: Über 25% aller neuen Heizungen in der
Schweiz sind geothermische Wärmepumpen. Die Tech-
nologie der Stromproduktion aus tieferen, heisseren
geothermischen Quellen ist dagegen weltweit noch im
Anfangsstadium.
Geothermie eignet sich speziell für ein dezentralisiertes
Versorgungskonzept mit relativ geringen Transportdis- Geothermie liefert Bandenergie
tanzen. Geothermische Energie ist durchaus konkur-
renzfähig: Vergleiche, die von der Industrie in der WINTER SOMMER Eigenschaften der
Schweiz angestellt wurden, zeigen, dass von den Geste- geothermischen Energie
hungskosten her geothermische Energie gegenüber B e d a rf
Wind, Solar und Biomasse gut positioniert ist und po-
tenziell z.B. deutlich kostengünstiger ist als Solarstrom.
Weitere Aussagen zur Wirtschaftlichkeit geothermischer
Stromproduktion in der Schweiz finden sich im Kapitel
Wasser
8.6.
B e d a rf
Vor dem Hintergrund der Notwendigkeit, neue Energie-
quellen zu erschliessen, und in Anbetracht des grossen
Potenzials der Tiefengeothermie für die Erzeugung von
Bandenergie wurde die Geo-Energie Suisse AG gegrün- Solar
det, um die Möglichkeiten der Stromerzeugung durch
Geothermie in der Schweiz und im nahen Ausland kon-
sequent und mit vereinten Kräften zu verfolgen. B e d a rf
Wind
B e d a rf
Geothermie
53 Konzepte für Tiefengeothermie zur Stromerzeugung
Grundsätzlich unterscheiden wir zwei Hauptarten von Tiefengeothermie:
• Hydrothermale Systeme, bei denen ein bestehendes, natürlich durch-
lässiges Gestein (ein sogenannter Aquifer) oder ein grosses Bruchsys-
tem als «Durchlauferhitzer» genutzt wird.
• Petrothermale Systeme, bei denen in heissem Gestein und in grosser
Tiefe ein durchlässiges Wasserreservoir durch Aufbrechen (Fraccing)
künstlich erzeugt wird, meist bekannt unter dem Namen Enhanced Geo-
thermal Systems (EGS).
Hydrothermale Systeme haben eine viel grössere technische Reife als petro-
thermale Systeme. Ausserhalb vulkanischer Gebiete hat aber nur die petro-
thermale Nutzung (EGS) das Potenzial, einen signifikanten Beitrag zur
Stromversorgung zu liefern. Allerdings eignen sich hydrothermale Systeme
für Hybridanlagen, bei denen hydrothermales Wasser um 100 °C bis 150 °C
mit Unterstützung von z.B. Erdgas auf Temperaturen angehoben werden
kann, die für eine Verstromung ideal sind.
4 Tiefengeothermie in der Schweiz
• Die Problematik: Tiefengeothermie zur Strom- und Wärmeerzeugung
wird in der Schweiz von vielen Akteuren verfolgt. Es handelt sich dabei
jeweils um Einzelprojekte, zwischen denen wenig Lern- und Erfahrungs-
austausch stattfindet. Gebohrt werden nicht die geologisch-technisch
besten Lokationen, sondern diejenigen Projekte, die jeweils in einem
Kanton oder einer Stadt politisch machbar oder opportun sind. Das Re-
sultat ist eine Verzettlung der Ressourcen und vor allem ein nicht opti-
maler Einsatz der vorhandenen Gelder, da Lehrgeld in jedem Projekt neu
bezahlt wird.
• Die Lösung: Bildung eines schweizerischen Kompetenzzentrums für Tie-
fengeothermie durch Bündelung von Know-how und von finanziellen
Ressourcen. Gemeinsame Ausführung derjenigen Projekte, welche die
höchsten Erfolgschancen haben, unabhängig vom politischen Standort,
aber auf der Basis von regionalen Studien und rein technisch-wirtschaft-
lichem Ranking. Diese Kooperation kann durchaus grenzüberschreitend
sein und Partner und Projekte im nahen Ausland einschliessen. Vision
ist es, dass Geo-Energie Suisse das «Centre of Expertise» für Tiefengeo-
thermie in der Schweiz und möglicherweise im Zentrum Europas wird.
Die Organisation sollte auch gute Chancen haben, einen wesentlichen
Teil der öffentlichen Fördergelder in Anspruch zu nehmen.
6Konzepte für Tiefengeothermie zur Stromerzeugung:
hydrothermal und petrothermal
Unter-
haching
N
Haim- Bohrung Endlhausen
hausen München
Riem
3000 m Hydrothermales
System: Nutzung
2000 m vorhandener,
durchlässiger Aquifere
Isar 1000 m (relativ niedriger
Temperaturbereich)
0m
1000 m
1460 m 2000 m
85 °C
Malmkarst 2500 m
(Wasser führende Kalkstein- 3000 m
schicht)
3350 m
3950 m 4000 m
132 °C
5000 m
6000 m
7000 m
geplant Basel 2
West
Rheingraben
Basel 1
NW Waldhus/ SE
West Wiese Hard
0m 1000 m 2000 m 3000 m 4000 m 5000 m 6000 m 7000 m 8000 m
Rhein 0m Petrothermales System:
Tertiär künstlich erzeugtes/
500 m verbessertes Wasser-
reservoir
(hoher Temperatur-
Mesozoikum 1000 m bereich)
1500 m
Perm 2000 m
2500 m
3000 m
Kristallines Grundgebirge
3500 m
4000 m
4500 m
5000 m
5500 m
6000 m
75 Wer ist die Geo-Energie Suisse AG?
Sieben Schweizer Energieunternehmen haben am 2. November 2010 die
Geo-Energie Suisse AG gegründet, – ein Schweizer Kompetenzzentrum für
Tiefengeothermie zur Strom- und Wärmeproduktion. Das Kompetenzzent-
rum klärt die Möglichkeit der Stromproduktion aus tiefengeothermischen
Quellen in einem breiteren Vorgehen und begegnet der Gefahr, dass sich
einzelne Unternehmen in kostspieligen und wenig effizienten Einzelaktio-
nen verzetteln.
Gründungsmitglieder von Geo-Energie Suisse AG mit Sitz in Basel sind:
• Azienda Elettrica Ticinese (AET)
• Elektra Baselland (EBL)
• Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz)
• EOS Holding SA (EOS)
• Energie Wasser Bern (ewb)
• Gasverbund Mittelland AG (GVM)
• Industrielle Werke Basel (IWB)
(weitere Firmen sind in Abklärung)
Die Geo-Energie Suisse AG verfügt über das gesamte gewonnene Know-how
des Projektes in Basel und hat Zugang zu all dessen Daten und Experteneva-
luationen. Auch fliesst das Know-how weiterer Projekte der Mitaktionäre
ein. Das Kompetenzzentrum wird auch im internationalen Wettbewerb ein
wesentlich grösseres Gewicht haben als Einzelprojekte und kann von ande-
ren europäischen Anstrengungen und Möglichkeiten der Zusammenarbeit
profitieren. Verschiedene Anfragen aus dem Ausland mit Vorschlägen zur
Kooperation belegen dieses Interesse.
6 Ziel der Geo-Energie Suisse AG
Ziel der Geo-Energie Suisse AG ist es, nach einer Gesamtevaluation der Mög-
lichkeiten in der Schweiz, ein Portefeuille der technisch und wirtschaftlich
besten Lokationen zu erstellen und diese in einer weiteren Phase zu prüfen.
Mit einem solchen koordinierten Vorgehen verschafft sich die schweizeri-
sche Energieindustrie die besten Chancen, das geothermische Potenzial un-
seres Landes schlüssig zu erforschen und weiterzuentwickeln.
Die Geo-Energie Suisse AG will die Stromproduktion in der Schweiz als
Bandenergie aus tiefengeothermischen Quellen zu wettbewerbsfähigen
Preisen erschliessen. Parallel dazu werden Hochtemperatur-Wärmeprojekte
sowie die Kombination von Geothermie mit Erdgas/GuD, soweit sich Syner-
gien ergeben, weiterverfolgt. Zur Umsetzung der Ziele sind folgende Projekt-
phasen vorgesehen:
• Technologieentwicklung, Standortevaluationen (in 1 bis 5 Jahren)
• Nachweis technischer Machbarkeit mit Pilotprojekte (in 5 bis 10 Jahren)
• Nachweis wirtschaftlicher Machbarkeit mit Folgeprojekten (mehr als
10 Jahren)
• Routinemässige Anwendung von Tiefengeothermie (mehr als 15 bis 20
Jahren)
8Das Vorgehen schliesst die Beteiligung an bereits bestehenden Projekten Geothermisches Kraftwerk Basel,
nicht aus, sodass schon zu einem früheren Zeitpunkt operative Tätigkeiten Kennzahlen
möglich sind. Voraussetzung dafür ist, dass diese Projekte die Kriterien der
Geo-Energie Suisse AG erfüllen.
Wärmetauscher
7 Wo stehen wir? Was bringen wir mit?
7.1 Know-how der Geo-Energie Suisse AG Horchbohrungen
•• Vier Mitglieder der Geo-Energie Suisse AG waren schon am Projekt Basel
mit der Bohrung Basel-1 beteiligt. Nach den Ende 2006 durch die Bohrung
4 bis 6 km
ausgelösten Erdstössen sind die Arbeiten an diesem Projekt vorderhand
sistiert worden. Nachmessungen in der Bohrung Basel-1 zeigen allerdings,
dass die künstliche Erzeugung eines durchlässigen Reservoirs im Unter-
grund durchaus erfolgreich war. Basel ist damit eines der sehr wenigen
Projekte weltweit (maximal 3–4), bei denen diese Technologie mit schlüs-
Stimuliertes
sigen Resultaten angewandt werden konnte. Kluftsystem
•• Die Geo-Energie Suisse AG hat Zugang zu allen Daten, Expertenevaluatio-
nen und Erkenntnissen aus dem Projekt Basel-1 (Bohrung 2006).
•• 2008 wurde von der Ingenieurfirma Basler & Partner in Zürich, in enger km
is 1
Zusammenarbeit mit den an der Bohrung Basel-1 beteiligten Firmen, ein 0,5 b
Konzept für die, zu jenem Zeitpunkt, zukünftige Geo-Energie Suisse erstellt Projektierte Leistung
und eine detaillierte Projektplanung für die erste, vierjährige Phase der Ak- Strom ca. 6 MW
tivitäten ausgearbeitet (noch ohne Vorschläge für Projektlokationen). Wärme ca. 17 MW
•• 2009 erfolgte eine Gesamtevaluation der Tiefengeothermie durch ver- Projektierte Produktion
schiedene internationale Experten. Ziel war es, den Status der Tiefengeo- Strom ca. 31 GWh/a
thermie weltweit zu erfassen, technische und wirtschaftliche Chancen und Fernwärme ca. 48 GWh/a
Risiken zu definieren und die möglichen Alternativen in der weiteren Ver-
folgung der Tiefengeothermie aufzuzeigen (Bericht: IG New Geopower, Strom für 10 000 Haushalte
«Technical Position Paper on Deep Geothermal Energy for Power Genera Wärme für 2700 Haushalte
tion», Mai 2009).
Kombination mit Gasturbine möglich
•• Basierend auf dem «Technical Position Paper» wurde im 2. Quartal 2009 Jährliche CO2-Vermeidung: 20 000 t
ein Entscheidungspapier ausgearbeitet (IG New Geopower, «Entschei-
dungspapier: Tiefengeothermie zur Stromerzeugung in der Schweiz», er-
stellt von Peter Burri, dem wissenschaftlich-technischen Berater der Geo-
Energie Suisse AG).
97.2 Résumé der Erkenntnisse
Die Ergebnisse der zwei oben erwähnten Berichte sind vertraulich und können
daher nur unvollständig wiedergegeben werden. Wichtige Erkenntnisse sind:
•• Da die Schweiz keine vulkanischen Gebiete besitzt, können längerfristig
nur Enhanced Geothermal Systems (EGS) einen wesentlichen Beitrag
zur Stromversorgung des Landes liefern.
•• EGS-Systeme sind machbar, sind aber weltweit erst am Beginn der
Entwicklung. Die Erdstösse in Basel haben gezeigt, dass noch wesent-
liche technologische Hürden zu überwinden sind. Es wird voraussicht-
lich weitere 10 bis 15 Jahre Entwicklungsarbeit brauchen, um zu
routinemässiger, wirtschaftlicher Anwendung zu kommen. Diejenigen
Unternehmen, welche die technologische Entwicklung zur optimierten
Erschliessung der tiefen Wärmereservoirs an die Hand nehmen und
gleichzeitig dafür geeignete Lokationen identifizieren bzw. die dafür
notwendigen Kriterien definieren, werden in Zukunft die Know-how-
Träger dieser Technologie sein und über den nötigen Vorsprung verfü-
gen, diese neue Technologie wirtschaftlich zu nutzen. Diese Entwick-
lung ist über weite Strecken analog der Entwicklung der Wasserkraft
in der Schweiz vor 60 bis 80 Jahren, bei der sich damals die schweize-
rische Industrie eine weltweite Spitzenposition erarbeitet hat.
•• Wichtigster Erfolgsfaktor für eine wirtschaftliche Anwendung von EGS-
Systemen ist die Entwicklung von Technologie zur effizienten Erzeugung
von künstlichen, wasserdurchlässigen Reservoirs ohne unakzeptable
Nebenwirkungen wie die Auslösung von grösseren, spürbaren Erschüt-
terungen. Hier braucht es eine enge Zusammenarbeit von Geophysi-
kern, Hydraulikern, Felsmechanikern und Geologen, um mit Computer-
modellen die Vorgänge im Untergrund zu simulieren und vorhersagen
zu können, und es braucht die Anwendung dieser neuen Methoden in
einer grösseren Zahl von Pilotprojekten. Eine solche Entwicklung ist in
der Schweiz nur mit einer Bündelung aller Spitzenkräfte und in enger
Zusammenarbeit mit Spezialisten im Ausland möglich.
•• Als pragmatischer Zwischenschritt bieten sich die hydrothermalen Sys-
teme an. Diese Systeme arbeiten meist in einem tieferen Temperaturbe-
reich und sind daher in erster Linie für Wärme und bisher nur teilweise
auch für Stromerzeugung nutzbar. Hydrothermale Systeme sind tech-
nisch wesentlich reifer als EGS und könnten in einem Zeitraum von etwa
acht bis zehn Jahren auch in der Schweiz zu wirtschaftlicher Anwendung
gebracht werden.
•• Für die Geo-Energie Suisse AG ist es deshalb ratsam, EGS- und Hydro-
thermalsysteme parallel zu verfolgen, mit einem Nahziel der hydrother-
malen Stromerzeugung und einem Fernziel der routinemässigen Anwen-
dung von EGS. Die Schweiz bietet geologische Möglichkeiten sowohl für
EGS wie für hydrothermale Systeme. Allerdings ist der tiefere Unter-
grund der Schweiz, im Gegensatz zu den Nachbarländern, sehr wenig
erforscht. Es gibt nur wenige tiefe Bohrungen (über 3000 m) und die
geophysikalischen Vermessungen (Seismik) sind spärlich und meist
nicht auf dem Stand der heutigen Technik. Die Erstellung eines Inven-
tars von geeigneten Lokationen für Tiefengeothermieprojekte erfordert
deshalb zwingend umfassende geologische und geophysikalische Stu-
10dien und Messungen. Bevor diese geologische Datenbasis nicht ge-
schaffen ist und bevor eine moderne seismische Überdeckung der geo-
thermischen «Hotspots» nicht verfügbar wird, müssen viele der jetzt
angedachten Pilotprojekte in der Schweiz als spekulativ bezeichnet
werden.
• Weitere wichtige technische Herausforderungen sind:
– Wege zur Reduktion der benötigten Energie für das Wiederein-
pressen von produziertem Wasser (wo häufig ein grosser Teil der
erzeugten Energie wieder verloren geht)
– Reduktion von Bohrkosten und Optimierung von Bohrtiefe gegen
Temperaturgewinn (bei tiefen Bohrungen steigen die Bohrkosten
exponentiell mit der Tiefe und rechtfertigen den zusätzlichen Tem-
peratur-/Energiegewinn oft nicht mehr)
– Optimierung der Umwandlungstechnologie zur Stromerzeugung
vor allem mit dem Ziel, höhere Effizienz bei niedrigeren Tempera-
turen zu erreichen
Routine Technische Reife
verschiedener Tiefen-
geothermiesysteme
Hydrothermale Aquifere für Wärme
Wirtschaftliche
Projekte
Pilotprojekte
Hydrothermale Aquifere für Strom
Bruchsysteme in Sedimenten
Forschung Bruchsysteme im Kristallin
Vorstudien
Petrothermal/EGS
Zeitbedarf
20 bis 30 Jahre
118 Plan zur Umsetzung des Konzeptes
8.1 Projektphasen
Die Geo-Energie Suisse AG gliedert das weitere Vorgehen in 4 Phasen:
Phase I Phase II Phase III Phase IV
Jahre 1–5 Jahre 5–10 Jahre 10–15/20 Nach Jahr 15/20
Nachweis Nachweis Routinemässige
Technologie-
technischer wirtschaftlicher Anwendung von
entwicklung
Machbarkeit Machbarkeit Tiefengeothermie
Standortevaluation
(Pilotprojekte) (Folgeprojekte)
Technischer Geologische
Businessplan Entwicklung
Status Erweiterung Gründung Evaluation Seismik +
Ausschreibung Explorations-/
Tiefengeothermie Bereitstellung Geo-Energie Hotspots CH Vorschlag
Haupt- Produktions-
Entscheidungs- Ressourcen Suisse AG Entscheidung Pilotprojekte
kontraktor methoden
papier Seismik
Phase I A Phase I B
Wichtiger Entscheidungspunkt
Das Vorgehen schliesst eine Beteiligung an bereits bestehenden Projekten
nicht aus, sodass schon zu einem früheren Zeitpunkt operative Tätigkeiten
möglich sind. Voraussetzung ist, dass diese Projekte die Kriterien der Geo-
Energie Suisse AG erfüllen. Für solche Beteiligungen müssen separate Geld-
er gesprochen werden.
8.2 Arbeitsschritte, Zwischenziele und Zeitplan
Phase I: Voraussetzung schaffen für Pilotprojekte,
Jahre 1 bis 5 (inkl. Seismik)
Phase I A
–– Entwicklung und Verbesserung von Methoden für EGS-Projekte,
insbesondere die Erschliessung von durchlässigen Reservoirs
–– Erstellung geologisch-geophysikalischer Datenbasis CH und Eva-
luation der Daten zur Identifikation der geothermisch geeignets-
ten Gebiete
–– Analyse von Hardware-Optionen: z.B. Stromproduktionsanlagen
und Pumpen
–– Konzessionsnahme an geeigneten Standorten
–– Evaluation von und mögliche Beteiligung an bestehenden Projek-
ten
Phase I B
–– Option: Seismik in geeigneten Gebieten (vor allem 2-D-Seismik)
–– Erstellung eines Portfolios der besten Standorte für Pilotprojekt
12Phase II: Nachweis der technischen Machbarkeit, Pilotprojekte,
Jahre 5 bis 10
–– Pilotbohrungen (abhängig von den Resultaten der Phase I, hydro-
thermale und/oder EGS-Projekte)
–– Technische Optimierungen der Untertageeinrichtungen
–– Technische Optimierungen der Obertageanlagen (Kraftwerk etc.),
eventuell Hybridanlagen mit Erdgas
–– Vertiefte geologische Detailuntersuchungen und Seismik (vor
allem 3-D)
–– Weitere Konzessionsnahmen in der Schweiz und im nahen Aus-
land
Phase III: Nachweis der wirtschaftlichen Machbarkeit, Optimierung,
Jahre 10 bis 15/20
–– Bohrung von semikommerziellen Projekten
–– Technische Optimierung vor allem im EGS-Bereich
–– Konzessionsnahme für EGS-Projekte
–– Verstärkte europäische Zusammenarbeit
Phase IV: Tiefengeothermie als wichtige Energiequelle etabliert,
nach Jahr 15/20
–– Routinemässige, wirtschaftliche Anwendung im In- und Ausland
–– Schwergewicht auf EGS-Projekten
–– Signifikanter Beitrag zur Stromversorgung der Schweiz (Grössen-
ordnung über 5%)
–– Zusätzlich: wichtiger Beitrag zur Wärmeversorgung
Routinemässige, verbreitete kommerzielle Anwendung von Tiefengeother-
mie erscheint möglich für Bruch- und hydrothermale Systeme ab Jahr 8 bis
15, für EGS-Projekte vermutlich erst ab Jahr 15 bis 20.
Nach jeder Phase ist eine Entscheidung über die Weiterführung der geplan-
ten Arbeiten zu treffen. In der Phase I muss, als Zwischenschritt, eine solche
Entscheidung zusätzlich auch vor der Verpflichtung zur Messung von Seis-
mik getroffen werden.
138.3 Organisation
• Ziel ist es, ein Kompetenzzentrum zu schaffen, das die vorhandenen
und noch zu erarbeitenden Kenntnisse koordiniert und für die Projekte
zur Verfügung stellt. Kontrolle und Steuerung der Projektarbeiten wer-
den ebenfalls beim Kompetenzzentrum liegen.
• Das Kompetenzzentrum kann mit internationaler Beteiligung erstellt
und betrieben werden, der Standort ist aber in der Schweiz.
• Die Organisation besteht aus einem ausbaubaren Nukleus eines tech-
nisch-wirtschaftlichen Kompetenzzentrums. Die wichtigsten Arbeiten
werden aber, zumindest in der Phase I, an einen Hauptcontractor verge-
ben. Zusätzliche Arbeiten können an weitere Firmen und Forschungsins-
titute vergeben werden. Das Zentrum sichert auch das kritische Monito-
ring von wichtigen Entwicklungen in der Tiefengeothermie weltweit.
Organisation des
Investor 1 Investor 2 Investor 3 Investor 4 Investor 5
Kompetenzzentrums
Verwaltungsrat Geo-Energie Suisse AG
Techn.-wissensch.
Begleitung
Geschäftsführung Operative Organisation
Projektleitung Support
Hauptcontractor Contractors Forschungsinstitute
Subcontractor Subcontractor Subcontractor
148.4 Ressourcen Personal
In der Startphase ist ein kleines hochspezialisiertes Team vorgesehen: ein
Geschäftsführer, 2–3 Projektleiter mit technischem Spezialwissen und eine
technisch-administrative Assistenz. Der Geschäftsführer führt das operative
Tagesgeschäft der Gesellschaft. Eine Drittgesellschaft wird mit der prakti-
schen Handhabung der Finanzen und des Controllings beauftragt. Das Team
ist zu Beginn bewusst sehr klein gehalten und ist nach Bedarf ausbaubar.
8.5 Kosten
• Phase I: Ein Budget von 10 Mio. CHF (1 Mio. für die Startphase und die
Ausrüstung des Kompetenzzentrums, je 3 Mio. pro Jahr für den Betrieb
und die Drittaufträge) ist für die ersten 3 Jahre der Phase I A vorgese-
hen, bis zur Entscheidung über potenzielle Bohrlokationen und Umfang
der seismischen Messungen. Für die weiteren ein bis zwei Jahre der
Phase I B sind für das Kompetenzzentrum jeweils ebenfalls 3 Mio. CHF/
Jahr nötig (ohne Seismik).
• Für die Option Seismik (geophysikalische Vermessung möglicher Pilot-
projektlokationen) sind zweistellige Millionenbeträge nötig, je nach An-
zahl der Lokationen und abhängig davon, ob 2-D oder 3-D-Seismik ge-
messen wird. Für qualitativ hochwertige Seismik (3-dimensionale Mes-
sungen) ist mit einem Betrag von ca. 10 Mio. CHF pro Lokation zu rech-
nen. Es ist zu prüfen, inwiefern bei der seismischen Überdeckung, bei
der es ja um die Erstellung von auch anderweitig nutzbaren Grundlagen
geht, öffentliche Gelder in Anspruch genommen werden können. Die
Durchführung der Option Seismik ist von den Resultaten der vorgängi-
gen Arbeiten in Phase I A abhängig. Bei einer Weiterführung der Arbei-
ten in die Phase der Pilotbohrungen erscheint die Messung von Seismik
aber zwingend.
• In der Phase II muss während der Bohrung von Pilotprojekten mit Kos-
ten im Bereich von mindestens 50 Mio. CHF/Jahr gerechnet werden (An-
nahme: kontinuierliche Bohrtätigkeit in einer Sequenz von mehreren
Projekten).
• Die Geo-Energie Suisse AG spricht sich ausdrücklich für ein ausgewoge-
nes Aktionariat aus. Dies bedeutet, dass die Kosten zu gleichen Teilen
von den Mitgliedern getragen werden. Dies ist in der Evaluationsphase
auch sinnvoll, da alle Beteiligten gleichermassen von den Resultaten
der Technologieentwicklung und der Standortevaluation profitieren. Un-
terschiedliche Kostenbeteiligungen der verschiedenen Partner sind je-
doch durchaus denkbar, wenn in Produktionsprojekte (Bohrungen und
Kraftwerke) investiert wird.
158.6 Wirtschaftlichkeit
Die Rentabilität eines Entwicklungsprojektes anzugeben, ist naturgemäss
schwierig. Trotzdem soll das investierte Kapital in Relation zu einem später
möglichen Umsatz bzw. Profit gesetzt werden. Dafür können folgende Überle-
gungen dienen:
Eine geothermische Stromproduktion mit 20 MWe würde bei einer Benut-
zungsdauer von 7000 h p.a. 140 GWh produzieren. Zum Vergleich: Die Pilotan-
lage Landau in Deutschland hat eine elektrische Leistung von 3 MWe, Basel-1
eine geplante Leistung von 6 MWe. Im Juli 2009 betrug der Preis 5,4 Rp./kWh
(EEX-Preis für Bandenergie – der Durchschnittspreis 2008 lag in der Schweiz
bei 11,3 Rp./kWh, in Deutschland bei 9,9 Rp./kWh). Bei einer – vermutlich
konservativen – Annahme von 10 Rp./kWh für zukünftige Energiepreise ergibt
sich damit ein jährlicher Umsatz von 14 Mio. CHF.
Denkbar ist langfristig ein Anteil der geothermischen Stromproduktion an der
gesamten Stromproduktion in der Schweiz von 10%. Das sind ca. 5,5 TWh.
Dies entspricht bei Annahme eines EEX-Preises von 10 Rp./kWh einem Pro-
duktionsvolumen von ca. 550 Mio. CHF p.a. Für die Zukunft dürfte bei steigen-
den Preisen mit einem wesentlich höheren Betrag zu rechnen sein.
Dies illustriert die Bedeutung, welche die geothermische Stromproduktion
unter diesen konservativen Annahmen in Zukunft haben könnte, und macht
klar, dass die geplante Investition dazu in einem vernünftigen Verhältnis steht.
Kostenbereiche neue Energien in der Schweiz heute und
in 20 Jahren ohne Berücksichtigung der Energiequalität
100
Wettbewerbsposition zu
anderen erneuerbaren 90
Energien, 80
Quelle: Axpo 2009 70
60
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169 Wie weiter?
9.1 Erweiterung der Partnerschaft
Die Geo-Energie Suisse AG sucht weitere Partner, die sich an der Weiterent-
wicklung des Kompetenzzentrums beteiligen. Dabei sind Energiefirmen (Pro-
duzenten wie regionale Versorger) aus der Schweiz willkommen. Ziel ist es,
das Kompetenzzentrum auf eine möglichst breite Basis zu stellen.
9.2 Konditionen für eine Beteiligung
Von neuen Partnern, die vom Know-how der Geo-Energie Suisse AG und den
Vorbereitungsarbeiten direkt profitieren wollen, wird ein Eintrittsagio erwar-
tet. Die Höhe des Betrages richtet sich danach, ob die neue Firma eigenes
Know-how oder eigene Projekte einbringen kann.
9.3 «Deliverables» Phase I
•• Technischer Bericht mit Empfehlungen und Richtlinien zur optimalen, un-
problematischen künstlichen Erzeugung von durchlässigen Reservoirs in
tiefen und heissen Erdschichten (z.B. Fraccing ohne unakzeptable Seismi-
zität).
•• Inventar der technisch und wirtschaftlich am besten geeigneten Stand
orte für geothermische Stromerzeugung in der Schweiz und eventuell im
nahen Ausland.
•• Detaillierte Vorabklärungen für die besten Standorte, inkl. geophysikali-
scher Vermessungen (Seismik). Konkrete Vorschläge für schätzungsweise
4 bis 6 Pilotprojekte.
•• Evaluation der verfügbaren Obertageanlagen zur Stromerzeugung inkl.
der Evaluation von Hybridanlagen mit Gas. Besondere Evaluation von An-
lagen im mittleren Temperaturbereich zur Stromproduktion aus Aquifer-
systemen.
17Impressum Herausgeber und Redaktion: © 2010, Geo-Energie Suisse AG, c/o Christian Wetter, Unternehmensstrategie IWB, Margarethenstrasse 40, CH-4002 Basel Kontakt: Dr. Peter Burri Holbeinstrasse 7, CH-4051 Basel Telefon + 41 (0)61 273 86 84 peterburri.geol@bluewin.ch Urs Steiner Geschäftsführer, ebl Mühlemattstrasse 6 4410 Liestal
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